環(huán)境與生物ppt市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第二章 生物與環(huán)境環(huán)境與生態(tài)因子生物與主要生態(tài)因子互相關(guān)系生態(tài)因子作用普通規(guī)律第1頁(yè)第1頁(yè)第一節(jié) 環(huán)境與生態(tài)因子環(huán)境概念生態(tài)因子類型生態(tài)因子空間分布第2頁(yè)第2頁(yè) 一、環(huán)境1、定義 環(huán)境是指某一特定生物體或生物群體以外空間,以及直接、間接影響該生物體或生物群體生存一切事物總和，由許多環(huán)境要素構(gòu)成，這些環(huán)境要素稱環(huán)境因子。 環(huán)境是詳細(xì)又是相正確。第3頁(yè)第3頁(yè) 2、分類能量環(huán)境 太陽(yáng)輻射含有兩個(gè)功效：熱能、光能物質(zhì)環(huán)境 巖石圈和土壤圈、水圈、大氣圈 生物圈人為環(huán)境 廣義：引種（物種入侵）、馴化、哺育、都市 狹義：薄膜育苗污染環(huán)境 赤潮、白色污染、太空垃圾、核泄漏第4頁(yè)第4頁(yè)二、生態(tài)因子1、定義 生態(tài)

2、因子(ecological factors) ：環(huán)境中對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有著直接或間接影響環(huán)境要素。生態(tài)因子是環(huán)境中對(duì)生物起作用因子，而環(huán)境因子則是指生物體外部所有要素。第5頁(yè)第5頁(yè)2、生態(tài)因子分類（5種）生態(tài)因子通常分為非生物因子和生物因子兩大類生物因子（ biOtic factors） ：有機(jī)體（同種和異種）非生物因子（ abiotic factors） ：溫度、光、濕度、pH、氧氣等有學(xué)者將生態(tài)因子分為五類氣候因子(climatic factors)、土壤因子(edaphic factors) 、地形因子(topographic factors) 、生物因子、人為因子(a

3、nthropogenic factors) Begon等將非生物因子分為條件和資源兩類 條件：溫度、濕度、 pH等資源：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水、輻射能等第6頁(yè)第6頁(yè)Simith等將生態(tài)因子分成密度制約因子和非密度制約因子密度制約因子(density independent factors)：食物、天敵等生物因子非密度制約因子(density dependent factors)：溫度、降水、氣候等因子（蒙恰斯基）將生態(tài)因子 分為穩(wěn)定因子和變動(dòng)因子穩(wěn)定因子(steady factors)：地心引力、地磁、太陽(yáng)輻射常數(shù)等終年恒定因子變動(dòng)因子(variable factors)：周期性變動(dòng)：春夏秋冬、潮夕漲落

4、；非周期性變動(dòng)：風(fēng)、降水、捕食第7頁(yè)第7頁(yè) 重點(diǎn)掌握分類：非生物因子（ abiotic factors） ： 光、溫度、水分、土壤、pH、氧氣等 eg.改變規(guī)律：光（光照強(qiáng)度、光譜成份、光照時(shí)間） 溫度（空間、時(shí)間）生物因子（ biotic factors） ： 生物種內(nèi)和種間關(guān)系第8頁(yè)第8頁(yè)3、生態(tài)因子空間分布緯度地帶性：從赤道到兩極，整個(gè)地球表面含有過渡狀分帶性規(guī)律。太陽(yáng)輻射量差異 太陽(yáng)輻射熱量帶 水分差異植被分帶自然地理帶：赤道、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶、寒溫帶、亞寒帶、寒帶植被地帶性分布垂直地帶性：因太陽(yáng)輻射和水熱情況伴隨地形高度不同而不同，生物和氣候自山麓至山頂呈垂直地帶分異規(guī)律性

5、改變(干燥空氣,-1 /100m;濕潤(rùn)空氣,-0.6 /100m)。經(jīng)度地帶性：地球內(nèi)在原因如大地結(jié)構(gòu)形成地貌和海洋分異引發(fā)經(jīng)度地帶性分異。第9頁(yè)第9頁(yè)植被空間格局(據(jù)M.C.Molles,Jr,1999)第10頁(yè)第10頁(yè)第二節(jié) 生物與主要生態(tài)因子互相關(guān)系生物與光關(guān)系生物與溫度關(guān)系生物與水關(guān)系生物與土壤關(guān)系第11頁(yè)第11頁(yè)生物與光關(guān)系光強(qiáng)度改變對(duì)生物影響光質(zhì)改變對(duì)生物影響光周期現(xiàn)象第12頁(yè)第12頁(yè)光強(qiáng)生態(tài)作用與生物適應(yīng)（P19） 書本p46植物光強(qiáng)對(duì)植物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖有主要影響。 葉綠素必須在一定光強(qiáng)下才干形成，黑暗條件下出 現(xiàn)黃化現(xiàn)象 花芽開始分化時(shí)，光強(qiáng)有助于有機(jī)物形成和花發(fā)育 光強(qiáng)有助

6、于果實(shí)成熟，提升品質(zhì) 水生植物在水中分布與光照強(qiáng)度相關(guān)。第13頁(yè)第13頁(yè)不同植物對(duì)光強(qiáng)反應(yīng)不同 陸生植物對(duì)不同光照強(qiáng)度適應(yīng)產(chǎn)生陽(yáng)性植物和陰性植物和耐陰性植物。第14頁(yè)第14頁(yè)光合作用率光合作用率光強(qiáng)度光強(qiáng)度凈生產(chǎn)力光合作用呼吸作用ABABACP光補(bǔ)償點(diǎn)CPCPabspsp光飽和點(diǎn)B光補(bǔ)償點(diǎn) (compensation point)光飽和點(diǎn)(saturate point)：光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相稱處光強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)；當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定水平后，光合產(chǎn)物不再增長(zhǎng)或增長(zhǎng)得很少，該處光強(qiáng)度即為光飽和點(diǎn)。植物光補(bǔ)償點(diǎn)示意圖(Emberlin,1983)第15頁(yè)第15頁(yè) 陽(yáng)性植物對(duì)光要求比較迫切，只有

7、在足夠光照條件下才干進(jìn)行正常生長(zhǎng)；陰性植物對(duì)光需要遠(yuǎn)較陽(yáng)性植物低，光補(bǔ)償點(diǎn)低，呼吸作用、蒸騰作用都較弱，抗高溫和干旱能力較低；耐陰性植物對(duì)光照含有較廣泛適應(yīng)能力，對(duì)光需要介于前兩類植物之間。光合作用率在光補(bǔ)償點(diǎn) 附近與光強(qiáng)度成正比，但達(dá)光飽和點(diǎn)后, 不隨光強(qiáng)增長(zhǎng)。 第16頁(yè)第16頁(yè)動(dòng)物 光照強(qiáng)度影響動(dòng)物行為，晝行性動(dòng)物在白天強(qiáng)光下活動(dòng)，夜行性動(dòng)物在夜晚或弱光下活動(dòng)。 有試驗(yàn)表明，蚜蟲在連續(xù)有光或連續(xù)無光條件下，多產(chǎn)生無翅個(gè)體，在光暗交替條件下，多產(chǎn)生有翅個(gè)體。 家養(yǎng)雞在天冷時(shí)不生蛋，但雞棚掛上燈泡，會(huì)繼續(xù)生蛋，這是光強(qiáng)對(duì)生殖器官發(fā)育作用。第17頁(yè)第17頁(yè)光質(zhì)改變對(duì)生物影響（P20)海洋植物 光

8、合作用色素對(duì)光譜改變含有顯著適應(yīng)性:海水表層植物色素吸取藍(lán)、紅光；深水植物光合色素有效地利用綠光。高山植物 對(duì)紫外光作用適應(yīng)動(dòng)物 不同動(dòng)物發(fā)展不同色覺。第18頁(yè)第18頁(yè)生物光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象(photoperiodism)：Garner等人(1920)發(fā)覺明暗交替與長(zhǎng)短對(duì)植物開花堅(jiān)固有很大影響。這種生物對(duì)自然界晝夜長(zhǎng)短規(guī)律性改變反應(yīng)，稱光周期現(xiàn)象。（植物、動(dòng)物）植物光周期現(xiàn)象： - 對(duì)繁殖(開花)影響：分為長(zhǎng)日照植物和短日照植物。日照超出一定數(shù)值才開花植物稱長(zhǎng)日照植物，如小麥、油菜；短日照短于一定數(shù)值才開花植物稱短日照植物，普通需要較長(zhǎng)黑暗才干開花，如蒼耳、水稻。第19頁(yè)第19頁(yè) -光周期對(duì)

9、植物地理分布有較大影響 短日照植物大多原產(chǎn)地是日照時(shí)間短熱帶、亞熱帶，若將其栽培在溫帶、寒帶會(huì)因光照時(shí)間過長(zhǎng)而不開花。這對(duì)植物引種、育種工作有主要意義。第20頁(yè)第20頁(yè)動(dòng)物光周期現(xiàn)象 -對(duì)鳥類等遷徙影響：在脊椎動(dòng)物中，鳥類光周期現(xiàn)象最明 顯，因?yàn)槿照臻L(zhǎng)短改變是地球上最嚴(yán)格最穩(wěn)定周期變 化，因此是生物節(jié)律最可靠信號(hào)系統(tǒng)。鳥類在不同年份遷 離某地和抵達(dá)某地時(shí)間相差無幾。-對(duì)繁殖影響：分為長(zhǎng)日照動(dòng)物(long-day animals)和短日照動(dòng)物(short-day animals)：在溫帶和高緯度地域許多鳥獸在春夏之際白晝逐步延長(zhǎng)季節(jié)繁殖后代，稱長(zhǎng)日照動(dòng)物；如雪貂、野兔、刺猬；相反，一些動(dòng)物只有在

10、白晝逐步縮短秋冬之際才開始性腺發(fā)育和進(jìn)行繁殖，稱短日照動(dòng)物，如綿羊、山羊和鹿等。第21頁(yè)第21頁(yè)小結(jié)：生物對(duì)光適應(yīng)植物對(duì)光質(zhì)適應(yīng)：彩色塑料大棚；動(dòng)物體色改變。植物對(duì)光強(qiáng)適應(yīng)：陽(yáng)性植物和陰性植物和耐陰性植物；光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)。黃化現(xiàn)象、水果品質(zhì)、動(dòng)物對(duì)光強(qiáng)適應(yīng)晝行性動(dòng)物和夜行性動(dòng)物。植物對(duì)光周期現(xiàn)象適應(yīng)：植物分為長(zhǎng)日照植物和短日照植物。動(dòng)物光周期現(xiàn)象：鳥類等遷徙，繁殖方面分為長(zhǎng)日照動(dòng)物和短日照動(dòng)物。第22頁(yè)第22頁(yè)生物與溫度關(guān)系溫度對(duì)生物作用(溫度生態(tài)學(xué)意義)極端溫度對(duì)生物影響生物對(duì)極端溫度適應(yīng)第23頁(yè)第23頁(yè)溫度對(duì)生物作用（2方面）（1）溫度與生物生長(zhǎng)：溫度是最主要生態(tài)因子之一，參加生命活動(dòng)

11、各種酶都有其最低、最適和最高溫度，即三基點(diǎn)溫度；在最低和最適溫度范圍內(nèi)，生物生長(zhǎng)速率與溫度成正比；高于最適溫度后，蛋白質(zhì)凝固，酶失活，影響生物正常生長(zhǎng)發(fā)育。如溫度季節(jié)性改變引發(fā)植物生長(zhǎng)加速和減弱交替，形成年輪。溫度高于最高或低于最低溫度，即極端溫度，生物受到嚴(yán)重危害甚至死亡。不同生物三基點(diǎn)不同，即使同一生物不同發(fā)育階段所能忍受溫度范圍也有很大差異。第24頁(yè)第24頁(yè)（2）溫度與生物發(fā)育：一方面體現(xiàn)在某些植物需要通過一個(gè)低溫“春化”階段，才干開花結(jié)果，完畢生命周期。另一方面反映在最普遍規(guī)律有效積溫法則上。第25頁(yè)第25頁(yè)有效積溫法則及其意義有效積溫法則植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中必須從環(huán)境攝取一定熱量才干

12、完畢某一發(fā)育階段發(fā)育過程，并且各個(gè)發(fā)育階段所需總熱量是一個(gè)常數(shù)，稱總積溫或有效積溫，因此可用公式表示： K N（T-T0）其中，K-總積溫（常數(shù)）， N-生長(zhǎng)發(fā)育所需天數(shù)， T-當(dāng)?shù)卦摃r(shí)期平均溫度， T0-發(fā)育起點(diǎn)溫度，又稱生物零度，第26頁(yè)第26頁(yè)有效積溫法則意義K N（T-T0）預(yù)測(cè)生物發(fā)生世代數(shù)；預(yù)測(cè)生物地理分布北界；制定農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃，選擇作物種類（山地、平原）；#植物保護(hù)和防治病蟲害（書本p51）；#應(yīng)用積溫預(yù)報(bào)農(nóng)時(shí)，合理安排全年農(nóng)作物種植。第27頁(yè)第27頁(yè)極端溫度對(duì)生物影響低溫對(duì)生物影響：當(dāng)溫度低于臨界(下限) 溫度，生物因低溫而受寒害和凍害。寒害指溫度0對(duì)喜溫生物傷害，原因是蛋白質(zhì)

13、合成受阻、代謝紊亂；凍害指0細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間形成冰晶造成損害，此時(shí)電解質(zhì)濃度改變，引起細(xì)胞滲入壓改變，蛋白質(zhì)變性；脫水使蛋白質(zhì)沉淀；代謝失調(diào)。高溫對(duì)生物影響：當(dāng)溫度超出臨界（上限）溫度，對(duì)生物產(chǎn)生有害作用，如蛋白質(zhì)變性、酶失活、破壞水份平衡、氧供應(yīng)不足等 。第28頁(yè)第28頁(yè)生物對(duì)溫度適應(yīng)溫度因子是決定生物分布主要生態(tài)因子。如蘋果不能在熱帶地域栽培，是由于高溫限制；椰子只能在熱帶是受低溫限制。生物對(duì)低溫適應(yīng)：保暖、抗凍形態(tài)、生理 、行為適應(yīng) 生物對(duì)高溫適應(yīng)：抗輻射、保水、散熱形態(tài) 、生理 、行為適應(yīng) 第29頁(yè)第29頁(yè)生物對(duì)低溫適應(yīng)形態(tài)上適應(yīng)植物：芽具鱗片、體具蠟粉、樹皮木栓組織發(fā)達(dá)、植株矮??；動(dòng)物

14、：增長(zhǎng)隔熱層，體形增大（貝格曼規(guī)律），外露部分減?。ò愐?guī)律）。阿倫規(guī)律(Allens rule):嚴(yán)寒地域內(nèi)溫動(dòng)物較溫暖地域外露部分（四肢、尾、耳朵及鼻）有明顯趨于縮小現(xiàn)象，減少散熱。貝格曼規(guī)律(Bergmans rule):生活在嚴(yán)寒氣候中內(nèi)溫動(dòng)物身體比溫暖氣候中同類個(gè)體更大，減少散熱適應(yīng)。約旦規(guī)律(Jordans rule):魚類脊椎骨數(shù)目在低溫水域比在溫暖水域多。生理上適應(yīng)植物：減少細(xì)胞中水分和增長(zhǎng)細(xì)胞中糖、脂肪、色素以減少冰點(diǎn)；在冬季葉片變紅吸取更多紅外線。動(dòng)物：增長(zhǎng)體內(nèi)產(chǎn)熱，維持體溫恒定。行為上適應(yīng) 遷移和冬眠休眠等。第30頁(yè)第30頁(yè)生物對(duì)高溫適應(yīng)形態(tài)上適應(yīng)植物：密毛、鱗片濾光；體

15、色反光；葉緣向上或暫時(shí)折疊，減少輻射傷害；干和莖具厚木栓層，絕熱。動(dòng)物：體形變小，外露部分增大；腿長(zhǎng)將體抬離地面；背部具厚脂肪隔熱層。生理上適應(yīng)植物：減少細(xì)胞含水量，增長(zhǎng)糖或鹽濃度，減緩代謝率；蒸騰作用旺盛，減少體溫；反射紅外光。動(dòng)物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內(nèi)外溫差。行為上適應(yīng)植物：關(guān)閉氣孔。動(dòng)物：休眠，穴居，晝伏夜出等。第31頁(yè)第31頁(yè)仙仁掌和駱駝對(duì)高溫干旱環(huán)境適應(yīng)第32頁(yè)第32頁(yè)生物與水關(guān)系水是生物體最需要一個(gè)物質(zhì)，影響生物生存和分布。水生態(tài)作用水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布影響生物對(duì)水因子適應(yīng)第33頁(yè)第33頁(yè)水生態(tài)作用水是生物體不可缺乏構(gòu)成成份； 植物體含水量60-80

16、%，有水生生物達(dá)90%，干旱環(huán)境中地衣苔蘚僅6%左右。水是良好溶劑，生物體所有代謝活動(dòng)介質(zhì)；水有較大比容，為生物創(chuàng)造穩(wěn)定體溫和環(huán)溫；水密度4最大，使水體不會(huì)同時(shí)結(jié)冰，自上而下。第34頁(yè)第34頁(yè)水對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響水量對(duì)植物生長(zhǎng)也有三基點(diǎn)，低于最低點(diǎn)，植物萎縮，生長(zhǎng)停滯；高于最高點(diǎn)，根系缺氧窒息爛根。許多動(dòng)物周期性繁殖與降雨季節(jié)相關(guān)，如羚羊出生時(shí)間正好是降雨和植被茂盛期。第35頁(yè)第35頁(yè)水對(duì)動(dòng)植物數(shù)量和分布影響降水量最大赤道熱帶雨林中植物達(dá)52種/hm2，降水量少大興安嶺僅有10種/hm2 ，荒漠更少。第36頁(yè)第36頁(yè)生物對(duì)水因子適應(yīng)水生植物對(duì)水環(huán)境適應(yīng)陸生植物水平衡調(diào)整機(jī)制陸生動(dòng)物水平衡調(diào)整

17、機(jī)制水生動(dòng)物水平衡調(diào)整機(jī)制第37頁(yè)第37頁(yè)水生植物對(duì)水因子適應(yīng)適應(yīng)方式為適應(yīng)缺氧環(huán)境，根莖葉形成連貫有發(fā)達(dá)通氣組織，以保障植物體各部分對(duì)氧氣需要;葉片薄而長(zhǎng),以增長(zhǎng)吸取陽(yáng)光、無機(jī)鹽、CO2面積。生態(tài)類型沉水植物浮水植物挺水植物第38頁(yè)第38頁(yè)陸生植物對(duì)水因子適應(yīng)陸生植物水平衡調(diào)整機(jī)制形態(tài)適應(yīng)：（旱生植物）發(fā)達(dá)根系；葉面??；陸生植物生態(tài)類型濕生植物、中生植物、旱生植物第39頁(yè)第39頁(yè)陸生動(dòng)物水平衡調(diào)整機(jī)制失水主要路徑：皮膚蒸發(fā)、呼吸失水、排泄失水補(bǔ)充水主要路徑：食物、飲水保水機(jī)制減小皮膚透水性減少身體表面蒸發(fā)減少呼吸失水減少排泄失水生態(tài)類型喜濕耐旱第40頁(yè)第40頁(yè)水生動(dòng)物水平衡調(diào)整機(jī)制動(dòng)物生活在

18、水中，似乎不存在缺水問題，其實(shí)，因水是良好溶劑，溶有不同種類和數(shù)量鹽。動(dòng)物體表通常含有滲透壓，存在滲透壓和水分平衡問題。第41頁(yè)第41頁(yè)生物與土壤關(guān)系土壤生態(tài)學(xué)意義土壤理化性質(zhì)及其對(duì)生物影響生物適應(yīng)第42頁(yè)第42頁(yè)土壤生態(tài)學(xué)意義為陸生植物提供基底，為土壤生物提供棲息場(chǎng)合；提供植物生長(zhǎng)所需水、熱、肥、礦物質(zhì)、氣-土壤肥力；構(gòu)成土壤生物作用，土壤中生物包括各種菌類、蚯蚓、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物等，對(duì)土壤有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化、元素循環(huán)有 主要作用，改變土壤物化性質(zhì)，影響生物生長(zhǎng)；生態(tài)系統(tǒng)許多很主要生態(tài)過程都是在土壤中進(jìn)行。第43頁(yè)第43頁(yè)土壤理化性質(zhì)及其對(duì)生物影響土壤物理性質(zhì)及其對(duì)生物影響土壤由固、液和氣構(gòu)成

19、，依據(jù)土粒直徑大小可將土壤分為：砂土、壤土和粘土。其組合百分比稱土壤質(zhì)地（固）；土壤水分:旱澇；土壤空氣：CO2濃度比大氣中高幾十到幾千倍，O2少。土壤質(zhì)地影響植物生長(zhǎng)和土壤動(dòng)物水平及垂直分布。 -通氣、保水功效；水分影響土壤動(dòng)物數(shù)量和分布。植物光合作用所需CO2二分之一來自土壤，過高會(huì)窒息。第44頁(yè)第44頁(yè)土壤化學(xué)性質(zhì)及其對(duì)生物影響土壤酸堿度：過堿性和酸性不利于植物生長(zhǎng)，酸性還不利于細(xì)菌生長(zhǎng)。鹽土對(duì)植物危害：（我國(guó)鹽土面積大，NaCl、Na2SO4含量高） 引起植物生理干旱。鹽分提升了土壤溶液滲入壓，根細(xì)胞水分外滲。 引起細(xì)胞中毒。體內(nèi)鹽量大會(huì)使蛋白質(zhì)合成受阻，含N中間產(chǎn)物積累，細(xì)胞中毒。

20、影響植物正常營(yíng)養(yǎng)。因Na競(jìng)爭(zhēng)，減少對(duì)K、P吸取。第45頁(yè)第45頁(yè)鹽土植物適應(yīng)聚鹽類植物 能從土壤中吸取大量鹽類而不受傷，根部細(xì)胞有極高滲入壓。泌鹽類植物 吸進(jìn)體內(nèi)鹽分通過莖、葉表面排出體外，被風(fēng)吹雨淋洗掉。不透鹽植物 幾乎不吸取或很少吸取土壤中鹽類。第46頁(yè)第46頁(yè)第47頁(yè)第47頁(yè)第三節(jié) 生態(tài)因子作用普通規(guī)律 p65生態(tài)因子作用特點(diǎn)生態(tài)因子對(duì)生物作用規(guī)律第48頁(yè)第48頁(yè)1、生態(tài)因子作用特點(diǎn)綜合性非等價(jià)性（主導(dǎo)因子作用）不可替換性和補(bǔ)償性直接作用和間接作用階段性第49頁(yè)第49頁(yè)限制因子(limiting factors)定義 在眾多生態(tài)因子中，必有一個(gè)或少數(shù)幾種因子是限制生物生存和繁殖關(guān)鍵性因子，這些關(guān)鍵性因子就是限制因子。任何靠近或超出某種生物耐受性極限而制止其生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散因子稱限制因子。特點(diǎn)：耐受范圍窄、波動(dòng)大（不穩(wěn)定）意義： a、能簡(jiǎn)化碩士物與環(huán)境互相作用復(fù)雜關(guān)系； b、有助于把握問題本質(zhì)，尋找處理問題關(guān)鍵性因子。限制因子有什么作用規(guī)律？第50頁(yè)第50頁(yè)2、生態(tài)因子對(duì)生物作用規(guī)律“李比希最小因子定律”(Liebigs law of minim ）（ Liebig,1840,德國(guó)） 植物生長(zhǎng)取決于那些處于最低量營(yíng)養(yǎng)